이코테 3. 정렬 알고리즘

정렬(Sort) 알고리즘

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정렬(Sorting)이란 데이터를 특정한 기준에 따라 순서대로 나열하는 것을 말합니다.

일반적으로 문제 상황에 따라서 적절한 정렬 알고리즘이 공식처럼 사용됩니다. 

 

 

1. 선택(Select) 정렬

처리되지 않은 데이터 중에서 가장 작은 데이터를 선택해 맨 앞에 있는 데이터와 바꾸는 것을 반복합니다. 

 

 

 

 

선택 정렬 코드(Java)

import java.util.*;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        int n = 10;
        int[] arr = {7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8};

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int min_index = i; // 가장 작은 원소의 인덱스 
            for (int j = i + 1; j < n; j++) {
                if (arr[min_index] > arr[j]) {
                    min_index = j;
                }
            }
            // 스와프
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[min_index];
            arr[min_index] = temp;
        }

        for(int i = 0; i < n; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }

}

 

 

2. 삽입(Insert) 정렬

처리되지 않은 데이터를 하나씩 골라 적절한 위치에 삽입

선택 정렬에 비해 구현 난이도가 높은 편이지만, 일반적으로 더 효율적으로 동작

 

 

 

 

 

삽입 정렬 코드(Java)

import java.util.*;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        int n = 10;
        int[] arr = {7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8};

        for (int i = 1; i < n; i++) {
            // 인덱스 i부터 1까지 감소하며 반복하는 문법
            for (int j = i; j > 0; j--) {
                // 한 칸씩 왼쪽으로 이동
                if (arr[j] < arr[j - 1]) {
                    // 스와프(Swap)
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j - 1];
                    arr[j - 1] = temp;
                }
                // 자기보다 작은 데이터를 만나면 그 위치에서 멈춤
                else break;
            }
        }

        for(int i = 0; i < n; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }

}

 

 

3. 퀵 정렬

- 기준 데이터를 설정하고 그 기준보다 큰 데이터와 작은 데이터의 위치를 바꾸는 방법

- 일반적인 상황에서 가장 많이 사용되는 정렬 알고리즘 중 하나

- 병합정렬과 더불어 대부분의 프로그래밍 언어의 정렬 라이브러리의 근간이 되는 알고리즘

- 가장 기본적인 퀵 정렬은 첫 번째 데이터를 기준 데이터(Pivot)로 설정

 

 

 

 

 

퀵 정렬 소스(Java)

import java.util.*;

public class Main {

    public static void quickSort(int[] arr, int start, int end) {
        if (start >= end) return; // 원소가 1개인 경우 종료
        int pivot = start; // 피벗은 첫 번째 원소
        int left = start + 1;
        int right = end;
        while (left <= right) {
            // 피벗보다 큰 데이터를 찾을 때까지 반복
            while (left <= end && arr[left] <= arr[pivot]) left++;
            // 피벗보다 작은 데이터를 찾을 때까지 반복
            while (right > start && arr[right] >= arr[pivot]) right--;
            // 엇갈렸다면 작은 데이터와 피벗을 교체
            if (left > right) {
                int temp = arr[pivot];
                arr[pivot] = arr[right];
                arr[right] = temp;
            }
            // 엇갈리지 않았다면 작은 데이터와 큰 데이터를 교체
            else {
                int temp = arr[left];
                arr[left] = arr[right];
                arr[right] = temp;
            }
        }
        // 분할 이후 왼쪽 부분과 오른쪽 부분에서 각각 정렬 수행
        quickSort(arr, start, right - 1);
        quickSort(arr, right + 1, end);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int n = 10;
        int[] arr = {7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8};

        quickSort(arr, 0, n - 1);

        for(int i = 0; i < n; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }

}

 

 

4. 계수 정렬

- 특정한 조건이 부합할 때만 사용할 수 있지만 매우 빠르게 동작하는 정렬 알고리즘

   계수 정렬은 데이터의 크기 범위가 제한되어 정수 형태로 표현할 수 있을 때 사용 가능

- 데이터의 개수가 N, 데이터(양수) 중 최댓값이 K일 때 최악의 경우에도 수행 시간 O(N+K)를 보장

 

 

 

 

 

 

계수 정렬 소스(Java)

import java.util.*;

public class Main {
	
    public static final int MAX_VALUE = 9;

    public static void main(String[] args) {
    	
        int n = 15;
        // 모든 원소의 값이 0보다 크거나 같다고 가정
        int[] arr = {7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 9, 1, 4, 8, 0, 5, 2};
        // 모든 범위를 포함하는 배열 선언(모든 값은 0으로 초기화)
        int[] cnt = new int[MAX_VALUE + 1];

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            cnt[arr[i]] += 1; // 각 데이터에 해당하는 인덱스의 값 증가
        }
        for (int i = 0; i <= MAX_VALUE; i++) { // 배열에 기록된 정렬 정보 확인
            for (int j = 0; j < cnt[i]; j++) {
                System.out.print(i + " "); // 띄어쓰기를 기준으로 등장한 횟수만큼 인덱스 출력
            }
        }
    }

}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

정답 코드

import java.util.*;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        // N과 K를 입력받기
        int n = sc.nextInt();
        int k = sc.nextInt();

        // 배열 A의 모든 원소를 입력받기
        Integer[] a = new Integer[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            a[i] = sc.nextInt();
        }
        // 배열 B의 모든 원소를 입력받기
        Integer[] b = new Integer[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            b[i] = sc.nextInt();
        }

        // 배열 A는 오름차순 정렬 수행
        Arrays.sort(a);
        // 배열 B는 내림차순 정렬 수행
        Arrays.sort(b, Collections.reverseOrder());

        // 첫 번째 인덱스부터 확인하며, 두 배열의 원소를 최대 K번 비교 
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            // A의 원소가 B의 원소보다 작은 경우
            if (a[i] < b[i]) {
                // 두 원소를 교체
                int temp = a[i];
                a[i] = b[i];
                b[i] = temp;
            }
            // A의 원소가 B의 원소보다 크거나 같을 때, 반복문을 탈출
            else break;
        }

        // 배열 A의 모든 원소의 합을 출력
        long result = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            result += a[i];
        }
        System.out.println(result);
    }

}import java.util.*;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        // N과 K를 입력받기
        int n = sc.nextInt();
        int k = sc.nextInt();

        // 배열 A의 모든 원소를 입력받기
        Integer[] a = new Integer[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            a[i] = sc.nextInt();
        }
        // 배열 B의 모든 원소를 입력받기
        Integer[] b = new Integer[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            b[i] = sc.nextInt();
        }

        // 배열 A는 오름차순 정렬 수행
        Arrays.sort(a);
        // 배열 B는 내림차순 정렬 수행
        Arrays.sort(b, Collections.reverseOrder());

        // 첫 번째 인덱스부터 확인하며, 두 배열의 원소를 최대 K번 비교 
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            // A의 원소가 B의 원소보다 작은 경우
            if (a[i] < b[i]) {
                // 두 원소를 교체
                int temp = a[i];
                a[i] = b[i];
                b[i] = temp;
            }
            // A의 원소가 B의 원소보다 크거나 같을 때, 반복문을 탈출
            else break;
        }

        // 배열 A의 모든 원소의 합을 출력
        long result = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            result += a[i];
        }
        System.out.println(result);
    }

}

 

 

Reference.

https://www.youtube.com/watch?v=KGyK-pNvWos&list=PLRx0vPvlEmdAghTr5mXQxGpHjWqSz0dgC&index=4